3D NAND闪存来到290层，400层+不远了

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）早在2022年闪存芯片厂商纷纷发布200+层 3D NAND，并从TLC到QLC得以广泛应用于消费电子、工业、数据中心等领域。来到2024年5月目前三星第9代V-NAND 1Tb TLC达290层，已开始量产。根据规划，2025年主流闪存厂商的产品都将进入300层+，甚至400层以上。至于远期，到2030年闪存有望突破1000层。
 
2024年三星第9代 V-NAND已达290层
 
前不久，三星宣布第9代V-NAND 1Tb TLC产品开始量产，第9代 V-NAND 采用双重堆叠技术达到了290层。早在2022年11月，三星宣布第8代V-NAND 1Tb TLC量产，V8闪存的层数为236层。这是时隔两年，三星再次将闪存层数进一步拉升。
 
三星第九代V-NAND的位密度比第八代V-NAND提高了约50%。单元干扰避免和单元寿命延长等新技术特性的应用提高了产品的质量和可靠性，而消除虚通道孔则显著减少了存储单元的平面面积。
 

来源：三星电子

 
三星采用的“通道孔蚀刻”技术通过堆叠模具层来创建电子通路，可在双层结构中同时钻孔，达到三星最高的单元层数，从而最大限度地提高了制造生产率。
 
第九代V-NAND配备了下一代NAND闪存接口“Toggle 5.1”，可将数据输入/输出速度提高33%，最高可达每秒3.2千兆位（Gbps）。除了这个新接口，三星还计划通过扩大对PCIe 5.0的支持来巩固其在高性能固态硬盘市场的地位。 与上一代产品相比，基于三星在低功耗设计方面取得的进步，第九代V-NAND的功耗也降低了10%。
 
三星已于5月开始量产第九代V-NAND 1Tb TLC产品，并将于今年下半年开始量产四层单元（QLC）第九代V-NAND。
 
2025年300层+
 
2022年美光宣布推出已量产全球首款232层TLC NAND。2024年4月，美光科技宣布其232层 QLC NAND现已量产，并在部分Crucial英睿达固态硬盘（SSD）中出货。同时，美光2500 NVMe SSD也已面向企业级存储客户量产，并向PC OEM厂商出样。
 
根据规划，美光将会在2025年量产超过300层3D NAND Flash。
 
去年8月，SK海力士首次展示了全球首款321层1Tb TLC NAND闪存样品。321层1Tb TLC NAND的效率比上一代238层512Gb提高了59%。这是由于数据存储的单元可以以更多的单片数量堆栈至更高，在相同芯片上实现更大存储容量，进而增加了单位晶圆上芯片的产出数量。
 

来源：SK海力士

 
SK海力士NAND闪存开发担当副社长崔正达表示：“我们以通过开发第五代4D NAND 321层闪存产品，巩固品牌在NAND技术领域的领先地位”。“公司将积极推出人工智能时代所需的高性能、大容量NAND产品，继续引领行业”。
 
此外，SK海力士宣布，将进一步完善321层NAND闪存，并计划于2025年上半期开始量产。
 
三星表示，2025-2026年推出第十代3D NAND，采用三重堆叠技术，达到 430 层，进一步提高NAND的密度。
 
400层+NAND正在研发
 
5月，外媒报道SK海力士正在测试日本半导体设备大厂东京电子（TEL）最新的低温蚀刻设备。可以在-70°C工作，以实现400层以上新型3D NAND。
 
根据东京电子官网信息，东京电子（TEL）已开发出一种用于存储芯片的通孔蚀刻技术，可用于制造400层以上堆叠的3D NAND闪存。
 
该新工艺首次将电介质蚀刻应用于低温温度范围，产生了具有极高蚀刻速率的系统。这项创新技术不仅可以在33分钟内完成10um深的高宽比刻度，而且与之前的技术相比，可以减少84%的全球变暖风险。这项技术所带来的潜在创新将刺激创建更大容量的3D NAND闪存。
 

来源：东京电子官网

 
 
韩媒称，SK海力士正在考虑从400多层NAND开始应用混合键合技术，即将两片晶圆键合起来打造3D NAND产品。而三星电子正计划将混合键合应用于NAND V11和V12的量产。
 
混合键合技术作为下一代半导体制造技术备受关注，它包括芯片-晶圆、晶圆-晶圆的混合键合，可以用于芯片间的连接。使用铜材质直接键合，可以充分发挥整体性能。混合键合是目前最先进的异构集成技术（即HI）技术，能够缩短信号传输距离，提高数据吞吐量，降低功耗。
 
2030年1000层+
 
根据各大厂商发布的规划，2030年闪存将突破1000层。其中，三星计划2030年实现1000层NAND Flash，即V13代产品。铠侠计划在2031年批量生产超过1000层堆叠的3D NAND闪存。
 
为了推动1000层堆叠的闪存得以实现，材料、设备、设计、制造、封装等环节的厂商都在努力研发。除了通孔蚀刻技术、混合键合技术等之外，例如三星与韩国科学技术院（KAIST）的研究人员合作，利用铪铁电体的铁电特性进行开发，通过实验证明了铪铁电体在低压和QLC 3D VNAND技术中的显著性能改进。
 
1000层3D NAND闪存将有望打造PB级固态硬盘SSD，人工智能的爆发式发展、海量数据的处理与存储，都意味着闪存的容量和性能必须尽快地得以提升。